變壓吸附制氫工藝項目可行性研究報告商業(yè)計劃書

1、0工藝技術說明 工藝技術說明1、吸附制氫裝置工藝技術說明 、吸附制氫裝置工藝技術說明1） 工藝原理 工藝原理吸附是指：當兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學吸附、活性吸附、毛細管凝縮和物理吸附。變壓吸附（PSA）氣體分離裝置中

2、的吸附主要為物理吸附。物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁力）進行的吸附。其特點是：吸附過程中沒有化學反應，吸附過程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成，并且這種吸附是完全可逆的。變壓吸附氣體分離工藝過程之所以得以實現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個基本性質(zhì)：一是對不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第

3、一個性質(zhì)，可實現(xiàn)對混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純；利用吸附劑的第二個性質(zhì)，可實現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，從而構成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達到連續(xù)分離氣體的目的。吸附劑：工業(yè) PSA-H2 裝置所選用的吸附劑都是具有較大比表面積的固體顆粒，主要有：活性氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類吸附劑；另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的特殊吸附材料，如 CO 專用吸附劑和碳分子篩等。吸附劑最重要的物

4、理特征包括孔容積、孔徑分布、表面積和表面性質(zhì)等。不同的吸附劑由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面積和不同的表面性質(zhì)，因而對混合氣體中的各組分具有不同的吸附能力和吸附容量。吸附劑對各種氣體的吸附性能主要是通過實驗測定的吸附等溫線和動態(tài)下的穿透曲線來評價的。優(yōu)良的吸附性能和較大的吸附容量是實現(xiàn)吸附分離的基本條件。同時，要在工業(yè)上實現(xiàn)有效的分離，還必須考慮吸附劑對各組分的分離系數(shù)應盡可能大。所謂分離系數(shù)是指：在達到吸附平衡時， （弱吸附組分

5、在吸附床死空間中殘余量/弱吸附組分在吸附床中的總量）與（強吸附組分在吸附床死空間中殘余量/強吸2得到能量，從而克服分子引力離開吸附相；當一定時間內(nèi)進入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子數(shù)相等時，吸附過程就達到了平衡。在一定的溫度和壓力下，對于相同的吸附劑和吸附質(zhì)，該動態(tài)平衡吸附量是一個定值。在壓力高時，由于單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)多，因而壓力越高動態(tài)平衡吸附容量也就越大；在溫度高時，由于氣體分子的動能大，能被吸附劑表面分子引

6、力束縛的分子就少，因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。我們用不同溫度下的吸附等溫線來描述這一關系，吸附等溫線就是在一定的溫度下，測定出各氣體組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量用曲線連接而成的曲線。不同溫度下的吸附等溫線示意圖：從上圖的 B→C 和 A→D 可以看出：在壓力一定時，隨著溫度的升高吸附容量逐漸減小。實際上，變溫吸附過程正是利用上圖中吸附劑在 A-D 段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的。吸附劑在常溫 (即 A 點

7、)下大量吸附原料氣中的某些雜質(zhì)組分，然后升高溫度(到 D 點)使雜質(zhì)得以解吸。從上圖的 B→A 可以看出：在溫度一定時，隨著雜質(zhì)分壓的升高吸附容量逐漸增大；變壓吸附過程正是利用吸附劑在 A-B 段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的。吸附劑在常溫高壓(即 A 點)下大量吸附原料氣中除的某些雜質(zhì)組分，然后降低雜質(zhì)的分壓(到 B點)使雜質(zhì)得以解吸。吸附劑的這一特性也可以用 Langmuir 吸附等溫方程來描述：CBDT2T1⊿Qtp變壓吸附 變 溫 吸